CN110788505A - 一种不锈钢复合镍材焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不锈钢复合镍材焊接工艺,其特征在于:步骤为:(1)坡口加工:试件采用双面坡口,外口采用V形坡口,里口采用U形坡口;(2)坡口清理及检查:先将母材坡口及两侧20mm范围内的杂质污物彻底清理,并对坡口进行检查,坡口表面应无裂纹、夹渣、分层等缺陷;(3)基层打底层焊接:采用氩弧焊丝进行氩弧焊打底焊接,单面焊双面成型,避免背面清根;(4)基层外口填充、盖面层焊接:采用焊丝埋弧焊工艺进行焊接,焊后对焊缝进行100%渗透检测,符合NB/T47013.5‑2015中Ⅰ级合格;及进行100%射线检测,符合NB/T47013.2‑2015中Ⅱ级合格;(5)复层过渡层焊接:基层检测合格后,过渡层采用氩弧焊丝进行焊接,对过渡层做100%渗透检测,检符合NB/T47013.5‑2015中Ⅰ级合格;(6)复层耐蚀层焊接:过渡层检测合格后,耐蚀层采用3×3mm板材作为氩弧焊丝进行焊接,焊后做100%渗透检测,检符合NB/T47013.5‑2015中Ⅰ级合格。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域,特别涉及一种不锈钢复合镍材焊接工艺。
背景技术
四氯乙烯项目设备反应器母材材质为S30409复合NO2201(δ32+8mm),设备内工作温度高达585℃,介质为CHCL3、CCL4、C2CL4、CL2、HCL等及重组分。该介质遇水腐蚀性较强,对母材的耐蚀性要求较高,普通不锈钢无法满足腐蚀要求。
纯镍具有优异的耐蚀性能,良好的力学性能,高的耐热性以及特殊的电、磁和热膨胀性能,尤其是在高温下能保持优良的热稳定性和热强度,因此,它们可以在高温氧化性气氛或燃气条件下长时期工作。目前纯镍及镍基合金已在燃气涡轮机、喷气发动机、核反应堆的换热器、压力容器及各种反应塔的制造中获得了广泛应用。
NO2201是镍材的一种,价格较高,为降低设备制造成本,常将其作为耐蚀层与价格较低的碳钢或不锈钢板制作成为复合板,焊接工艺必须采取措施确保焊缝及热影响区抗腐蚀性能下降最小。目前国内复合板NO2201复层均采用手工焊条电弧焊或氩弧焊工艺,该工艺存在的问题为:一是NO2201中含有Fe、Cu、Mn、Ni等元素,这些元素在采用手工焊条电弧焊工艺焊接过程中,很容易与母材中的化学成分结合形成大量有害烟尘,并进入工人的呼吸道系统,尤其是Cu、Mn、Ni形成的烟尘很容易引起哮喘,长期吸入会引起尘肺病,甚至致癌,尽管在焊接车间加装通风装置也能从一定程度上减小烟尘对工人的伤害,但这种方法只能治标,不能从根本上解决而问题;二是钨极氩弧焊焊接采用焊丝ERNi-1,其焊丝中Ni的含量不低于93%,与母材中Ni的含量不低于99%偏差较大;存在降低复层焊缝金属中Ni的含量的可能性,进而降低焊缝金属的耐蚀性能;三是纯镍流动性差、焊缝熔深浅,易在焊缝根部产生未焊透、未熔合等缺陷,影响焊接质量。
发明内容
本发明主要是解决现有技术存在的问题,提供一种不锈钢复合镍材焊接工艺,该工艺坡口采用双面坡口,外口采用V形坡口,减少了基层焊缝金属的填充面积,降低了焊材用量,降低了制作成本;里口采用U形坡口,保证了过渡层根部焊缝宽度,避免因流动性差、焊缝熔深浅产生未熔合、未焊透等焊接缺陷,保证了焊接质量,复层焊接采用镍板作为填充焊丝,有效保证了熔敷金属的耐蚀性能。
为实现以上目的,本发明采用下述技术方案:
一种不锈钢复合镍材焊接工艺,包括如下步骤:
(1)坡口加工:试件采用双面坡口,外口采用V形坡口,里口采用U形坡口。
(2)坡口清理及检查:先将母材坡口及两侧20mm范围内的杂质污物彻底清理,并对坡口进行检查,坡口表面应无裂纹、夹渣、分层等缺陷。
(3)基层打底层焊接:采用氩弧焊丝进行氩弧焊打底焊接,单面焊双面成型,避免背面清根。
(4)基层外口填充、盖面层焊接:采用焊丝埋弧焊工艺进行焊接,焊后对焊缝进行100%渗透检测,符合NB/T47013.5-2015中Ⅰ级合格;及进行100%射线检测,符合NB/T47013.2-2015中Ⅱ级合格。
(5)复层过渡层焊接:基层检测合格后,过渡层采用氩弧焊丝进行焊接,对过渡层做100%渗透检测,检符合NB/T47013.5-2015中Ⅰ级合格。
(6)复层耐蚀层焊接:过渡层检测合格后,耐蚀层采用3×3mm板材作为氩弧焊丝进行焊接,焊后做100%渗透检测,检符合NB/T47013.5-2015中Ⅰ级合格。
所述步骤(1)中,利用数控车床加工将焊件焊接端加工为坡口,钝边1-2mm,外口坡口为V形、坡口角度25°±2°里口坡口为J形、圆弧R为3-4mm、坡口角度为10°±2°。
所述步骤(2)中,利用磨光机或其他修磨设备将焊件焊接端两侧各20mm范围内锈、毛刺等杂质污物进行彻底清理。
所述步骤(3)中,基层打底焊丝牌号为ER308H,焊接电流100-160A,焊接电压16-18V,焊接速度8-12cm/min;层间温度不大于100℃。
所述步骤(4)中,基层填充、盖面层焊材牌号为GWS-308H/GXS-300,焊接电流为440~550A,焊接电压28~35V,焊接速度40~45cm/min。
所述步骤(5)中,过渡层焊丝牌号为ERNi-1,焊接电流100~200A,焊接电压16-18V,焊接速度8-10cm/min;层间温度为≤100℃,过渡层焊缝厚度不小于4mm。
所述步骤(6)中,耐蚀层焊材选用3mm厚的镍板加工成3×3mm的板条作为焊丝,焊接电流100~200A,焊接电压16-18V,焊接速度10-14cm/min;层间温度为≤100℃。
本发明的有益效果:
本发明提供了一种不锈钢复合镍材焊接工艺,存在以下优点:
1、坡口采用双面坡口,外口采用V形坡口,减少了基层焊缝金属的填充面积,降低了焊材用量,降低了制作成本;里口采用U形坡口,保证了过渡层根部焊缝宽度,避免因流动性差、焊缝熔深浅产生未熔合、未焊透等焊接缺陷,保证了焊接质量。
2、复层耐蚀层采用板材作为焊丝,保证了耐蚀层熔敷金属的化学成分与母材一致,有效保证了焊缝的耐蚀性能。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1为单边坡口型式图。
图2为对接接头结构示意图。
其中,δ、母材厚度,α1里口J形坡口角度,α2、外口V形坡口角度,t、钝边;R、里口J形坡口根部弧度,t1、里口J形坡口深度,b、组对间隙,α3里口U形坡口组对角度,α4、外口V形坡口组对角度,1、基层打底层1,2、基层打底层2,3、基层填充层,4、基层盖面层,5、复层过渡层,6、复层耐蚀层。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
实施例1
一种不锈钢复合镍材焊接工艺,材质为S30409+NO2201,厚度δ为32+8mm,先将母材7焊接端20mm范围内锈等杂质污物进行彻底清理,再利用数控加工设备将母材7焊接端处理为坡口8,钝边t为1mm,外口坡口形式为V形,单边坡口角度8-a为25°,里口坡口形式为J形,单边坡口角度8-b为10°,过渡圆弧半径R为3mm,坡口深度t1为12mm,具体结构见图1。坡口加工完毕后再进行组对,两坡口组对间隙b为3-4mm,具体结构见图2;然后进行基层焊缝焊接,采用氩弧焊接工艺将基层焊缝打底层1、2进行打底焊接,焊接电流100-160A,电弧电压16-18V,焊接速度8-12cm/min,氩气流量7-10L/min;采用焊丝埋弧焊接工艺将基层焊缝填充层3进行填充焊接,焊接电流440-550A,电弧电压26-35V,焊接速度40-45cm/min;采用焊丝埋弧焊接工艺将基层焊缝盖面层4进行盖面焊接,焊接电流500-550A,电弧电压26-35V,焊接速度40-45cm/min;焊后对基层焊缝进行100%渗透检测和射线检测,分别符合NB/T47012.5中Ⅰ级合格和NB/T47012.2中Ⅱ级合格;基层焊缝检测合格后,进行复层焊缝焊接,采用氩弧焊接工艺将复层过渡层焊缝进行过渡焊接,焊接电流100-200A,电弧电压16-18V,焊接速度8-12cm/min,氩气流量7-10L/min,采用3×3mm板条氩弧焊接工艺将复层耐蚀层焊缝进行焊接,焊接电流150-230A,电弧电压16-18V,焊接速度10-14cm/min,氩气流量7-10L/min,焊接过程中层间温度不得大于100℃。焊接过程参数控制及检测结果见表1:
表1焊缝焊接参数
通过控制以上工艺参数,试件拉伸情况见表2、弯曲试验情况见表3、耐蚀层化学成分见表4
表2试件拉伸试验情况(执行标准:NB/T47014-2011
表3试件弯曲试验情况(执行标准:NB/T47014-2011)
表4耐蚀层化学成分
另外,通过对本实施例中焊接后的烟气含量测量后发现,车间的烟气含量从原来的10~15g/m3降到了1g/m3以下,有效降低了烟尘对工人身体的危害和对车间作业环境的影响。
对比例1
一种不锈钢复合镍材焊接工艺,材质为S30409+NO2201,厚度δ为32+8mm,先将母材7焊接端20mm范围内锈等杂质污物进行彻底清理,再利用数控加工设备将母材7焊接端处理为坡口8,钝边t为1mm,外口坡口形式为V形,单边坡口角度8-a为25°,里口坡口形式为V形,单边坡口角度8-b为25°,坡口深度t1为12mm。坡口加工完毕后再进行组对,两坡口组对间隙b为3-4mm;然后进行基层焊缝焊接,采用氩弧焊接工艺将基层焊缝打底层1、2进行打底焊接,焊接电流100-160A,电弧电压16-18V,焊接速度8-12cm/min,氩气流量7-10L/min;采用焊丝埋弧焊接工艺将基层焊缝填充层3进行填充焊接,焊接电流440-550A,电弧电压26-35V,焊接速度40-45cm/min;采用焊丝埋弧焊接工艺将基层焊缝盖面层4进行盖面焊接,焊接电流500-550A,电弧电压26-35V,焊接速度40-45cm/min;焊后对基层焊缝进行100%渗透检测和射线检测,分别符合NB/T47012.5中Ⅰ级合格和NB/T47012.2中Ⅱ级合格;基层焊缝检测合格后,进行复层焊缝焊接,采用氩弧焊接工艺将复层过渡层焊缝进行过渡焊接,焊接电流100-200A,电弧电压16-18V,焊接速度8-12cm/min,氩气流量7-10L/min,采用3×3mm板条氩弧焊接工艺将复层耐蚀层焊缝进行焊接,焊接电流150-230A,电弧电压16-18V,焊接速度10-14cm/min,氩气流量7-10L/min,焊接过程中层间温度不得大于100℃。焊接过程参数控制及检测结果见表5:
表1焊缝焊接参数
最后应该说明的是,以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (5)
1.一种不锈钢复合镍材焊接工艺,其特征在于:步骤为:(1)坡口加工:试件采用双面坡口,外口采用V形坡口,里口采用U形坡口;(2)坡口清理及检查:先将母材坡口及两侧20mm范围内的杂质污物彻底清理,并对坡口进行检查,坡口表面应无裂纹、夹渣、分层等缺陷;(3)基层打底层焊接:采用氩弧焊丝进行氩弧焊打底焊接,单面焊双面成型,避免背面清根;(4)基层外口填充、盖面层焊接:采用焊丝埋弧焊工艺进行焊接,焊后对焊缝进行100%渗透检测,符合NB/T47013.5-2015中Ⅰ级合格;及进行100%射线检测,符合NB/T47013.2-2015中Ⅱ级合格;(5)复层过渡层焊接:基层检测合格后,过渡层采用氩弧焊丝进行焊接,对过渡层做100%渗透检测,检符合NB/T47013.5-2015中Ⅰ级合格;(6)复层耐蚀层焊接:过渡层检测合格后,耐蚀层采用3×3mm板材作为氩弧焊丝进行焊接,焊后做100%渗透检测,检符合NB/T47013.5-2015中Ⅰ级合格。
2.根据权利要求1所述的不锈钢复合镍材焊接工艺,其特征在于:钝边1-2mm,外口V形坡口角度25°±2°;里口U形坡口圆弧R为3-6mm、坡口角度为10°±2°,坡口深度6-12mm。
5.根据权利要求1所述的不锈钢复合镍材焊接工艺,复层耐蚀层采用板条作为氩弧焊丝进行耐蚀层焊接,使用的板条规格为2×2mm或3×3mm,焊接工艺参数控制为:焊接电流150-230A,电弧电压16-18V,焊接速度10-14cm/min,焊接过程中严格控制层间温度不得大于100℃。
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